(57)【要約】      （修正有）【課題】カレントミラー回路を有する電流電圧変換回路を用いた光電流検出回路において、光電流差が大きい場合でも所望の周波数特性で高速で動作できるようにした光電流検出回路、その光電流検出回路を用いた光電流検出装置並びに光学式エンコーダを提供する。【解決手段】フォトディテクタ１に発生する光電流を演算増幅器３に接続された帰還抵抗Ｒにより電圧に変換する電流電圧変換回路と、入力端子を前記フォトディテクタに、出力端子を前記演算増幅器の入力端子に接続する、入出力電流比が１：ｎ（ｎ＞１）のカレントミラー回路２とを有する光電流検出回路において、前記カレントミラー回路の入力端子に定電流を供給する第１の定電流源４を接続して構成する。【選択図】図１
2005121367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子に発生する光電流を演算増幅器に接続された帰還抵抗により電圧に変換する電流電圧変換回路と、入力端子を前記光電変換素子に、出力端子を前記演算増幅器の入力端に接続する、入出力電流比が１：ｎ（ｎ＞１）のカレントミラー回路とを有する光電流検出回路であって、前記カレントミラー回路の入力端子に定電流を供給する第１の定電流源を備えたことを特徴とする光電流検出回路。
【請求項２】
前記カレントミラー回路の出力端子に、前記第１の定電流源のｎ倍の定電流を供給する、第２の定電流源を備えていることを特徴とする請求項１に係る光電流検出回路。
【請求項３】
位相差が互いに所定の角度に対応する出力となるように配置された複数の光電変換素子と、該複数の光電変換素子からの光電流をそれぞれ電圧に変換する複数の前記請求項１に係る光電流検出回路と、位相差が互いに 180°の関係にある複数の前記光電流検出回路からの出力電圧を差動増幅する差動増幅回路とで構成されていることを特徴とする光電流検出装置。
【請求項４】
光源と、該光源に対して相対的に変位する周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源と前記スケールとの間に配置され、透過部と遮光部とが周期的に配列されたスリットと、前記光源から出射され前記スリットと前記スケールを介した光を検出するための前記請求項３に係る光電流検出装置とを有し、前記スケールと前記スリットとの距離をＺ１，前記スケールと前記光電流検出装置の光電変換素子との距離をＺ２，前記スケールの前記周期的な光学パターンのピッチをｐ１，前記光源の射出する光の波長をλ，ｍを整数としたときに、おおよそ１／Ｚ１＋１／Ｚ２＝λ／〔ｍ（ｐ１）2 〕の関係を満たすように構成されていることを特徴とする光学式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光電流検出回路、及びその光電流検出回路を用いた光電流検出装置並びに光学式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動量や移動方向、角度変化等の移動情報を検出する光学式エンコーダとして、例えば特開昭６０−５８５１３号公報（特許文献１）には、図８に示す構成のものが開示されている。この公報開示の光学式エンコーダは、円周方向に一定間隔でスリット101 が設けられた回転体102 を挟んで、発光素子103 と第１のフォトディテクタ104a，第２のフォトディテクタ104a′，第３のフォトディテクタ104b，及び第４のフォトディテクタ104b′からなるフォトディテクタ群104 が配置されている。また、フォトディテクタ群104 の前面には、各フォトディテクタへの入射領域を設定するための第１の窓105a，第２の窓105a′，第３の窓105b，及び第４の窓105b′が設けられたマスク105 が重ねて配置されている。そして、発光素子103 から発せられた光は、回転体102 のスリット101 と、マスク105 に設けられた窓105a，105a′，105b，及び105b′を通過して、フォトディテクタ104a，104a′，104b，及び104b′で検出されるようになっている。
【０００３】
図９は、回転体102 のスリット101 、フォトディテクタ104a，104a′，104b，104b′、及びマスク105 に設けられた窓105a，105a′，105b，105b′の位置関係を示す図である。図９において、回転体102 のスリット101 は一定間隔で円周方向に配置され、フォトディテクタ群104 は、回転体102 の回転情報を検出できるように、円周方向に２列づつ、回転軸方向に２列づつのフォトディテクタ104a，104a′，104b，104b′が配置されている。マスク105 の窓105a，105a′，105b，105b′は、回転体102 の回転に伴いスリット101 から通過した光によってフォトディテクタ104a，104a′，104b，104b′間の検出信号が互いに90°位相がずれるように、フォトディテクタ104a，104a′，104b，104b′上に配置されている。図９に示す配置においては、フォトディテクタ104aと104a′間で 180°、フォトディテクタ104b，104b′間で 180°、フォトディテクタ104aと104b間で90°位相がずれた光電流が検出される。このような構成の光学式エンコーダにおいては、上記フォトディテクタ104aと104a′、及び104bと104b′で検出される信号の差動を取り、位相差が90°である２種類のエンコーダ信号を生成する。
【０００４】
このような構成の光学式エンコーダの信号処理回路としては、図10に示す回路が用いられる。図10において、104a，104a′，104b及び104b′は、それぞれ図８及び図９に示された第１，第２、第３，及び第４のフォトディテクタであり、第１のフォトディテクタ104aの出力端子は第１の電流電圧変換回路301aの入力端子に、第２のフォトディテクタ104a′の出力端子は第２の電流電圧変換回路301a′の入力端子に、第３のフォトディテクタ104bの出力端子は第３の電流電圧変換回路301bの入力端子に、また、第４のフォトディテクタ104b′の出力端子は第４の電流電圧変換回路301b′の入力端子にそれぞれ接続されている。
【０００５】
そして、前記第１の電流電圧変換回路301aの出力は、第１の差動増幅器302aの反転入力端子に接続され、前記第２の電流電圧変換回路301a′の出力は、第１の差動増幅器302aの非反転入力端子に接続され、前記第１の差動増幅器302aの出力端子は、第１のエンコーダ信号出力端子303aに接続されている。同様に、前記第３の電流電圧変換回路301bの出力は、第２の差動増幅器302bの反転入力端子に接続され、前記第４の電流電圧変換回路301b′の出力は、第２の差動増幅器302bの非反転入力端子に接続され、前記第２の差動増幅器302bの出力端子は、第２のエンコーダ信号出力端子303bに接続されている。
【０００６】
このように構成されている信号処理回路においては、フォトディテクタ104a，104a′，104b，104b′で検出された光は光電変換され、第１の光電流Ｉa ，第２の光電流Ｉa ′第３の光電流Ｉb ，及び第４の光電流Ｉb ′にそれぞれ変換される。各々の光電流は、それぞれ前記第１の電流電圧変換回路301a，前記第２の電流電圧変換回路301a′，前記第３の電流電圧変換回路301b，及び前記第４の電流電圧変換回路301b′によって電流電圧変換され、各々の電流電圧変換回路から出力される電圧信号Ｖa ，Ｖa ′，Ｖb ，及びＶb ′は、次式（１），（２），（３），（４）となる。なお、Ｒ1 は上記各電流電圧変換回路を構成する演算増幅器の入出力端子間に接続されている帰還抵抗Ｒ１の抵抗値である。
【０００７】
Ｖa ＝−Ｒ1 Ｉa       ・・・・・・・・・・・・（１）
Ｖa ′＝−Ｒ1 Ｉa ′  ・・・・・・・・・・・・（２）
Ｖb ＝−Ｒ1 Ｉb       ・・・・・・・・・・・・（３）
Ｖb ′＝−Ｒ1 Ｉb ′  ・・・・・・・・・・・・（４）
次に、電圧信号Ｖa は第１の差動増幅器302aの反転入力端子に、電圧信号Ｖa ′は第１の差動増幅器302aの非反転入力端子に入力され、同様に電圧信号Ｖb は第２の差動増幅器302bの反転入力端子に、電圧信号Ｖb ′は第２の差動増幅器302bの非反転入力端子に入力される。よって、電圧信号Ｖa 及びＶa ′，また、電圧信号Ｖb 及びＶb ′は、それぞれ演算増幅され、第１の差動増幅器302aの出力に接続されている第１のエンコーダ信号出力端子303a，及び第２の差動増幅器302bの出力に接続されている第２のエンコーダ信号出力端子303bに現れるエンコーダ信号ＶAout，及びＶBoutは、各差動増幅器の反転入力端子と出力端子間に接続されている抵抗及び非反転入力端子とグランド間に接続されている抵抗の抵抗値をＲ2 ，各差動増幅器の入力抵抗の抵抗値をＲ3 とすると、次式（５），（６）となる。
【０００８】
ＶAout＝Ｒ2 ／Ｒ3 ・（Ｖa ′−Ｖa ）＝Ｒ1 Ｒ2 ／Ｒ3 ・（Ｉa −Ｉa ′）
・・・・・・・・・・（５）
ＶBout＝Ｒ2 ／Ｒ3 ・（Ｖb ′−Ｖb ）＝Ｒ1 Ｒ2 ／Ｒ3 ・（Ｉb −Ｉb ′）
・・・・・・・・・・（６）
ここで、第１の光電流Ｉa と第２の光電流Ｉa ′，また第３の光電流Ｉb と第４の光電流Ｉb ′は互いに位相が 180°ずれた信号なので、上記（５）式及び（６）式は、次式（７），（８）となり、位相差が90°であるエンコーダ信号ＶAoutとＶBoutが生成される。  
【０００９】
ＶAout＝２Ｒ1 Ｒ2 ／Ｒ3 ・Ｉa   ・・・・・・・・・（７）
ＶBout＝２Ｒ1 Ｒ2 ／Ｒ3 ・Ｉb   ・・・・・・・・・（８）
【特許文献１】特開昭６０−５８５１３号公報
【特許文献２】特開２００２−３４４２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図10に示した従来のエンコーダ信号処理回路を構成しているフォトディテクタを接続した電流電圧変換回路について、その問題点を説明するため、その等価回路を図11に示す。この電流電圧変換回路においては、フォトディテクタ501 で生成された光電流Ｉpdは、演算増幅器502 の反転入力端子と出力端子間に接続された帰還抵抗Ｒf1により、次式（９）で示される電圧Ｖo に変換される。ここで、Ｖref は演算増幅器502 の非反転入力端子に印加されている基準電圧である。
【００１１】
Ｖo ＝−Ｒf1×Ｉpd＋Ｖref   ・・・・・・・・・・・（９）
このとき、帰還抵抗Ｒf1と、帰還抵抗Ｒf1の寄生容量Ｃ１，及び演算増幅器502 の反転入力端子に接続されているフォトディテクタ501 の寄生容量Ｃ２により構成されるローパスフィルタにより帯域が制限され、高速な信号処理には不向きである。
【００１２】
このような構成の電流電圧変換回路の帯域を改善する手段として、特開２００２−３４４２５２号公報（特許文献２）に、図12に示す構成のものが提案されている。この構成の電流電圧変換回路は、フォトディテクタ501 に入出力電流比が１対ｎ（ｎ＞１）であるカレントミラー回路503 が接続され、カレントミラー回路503 の出力は、出力端子と反転入力端子間に帰還抵抗Ｒf2が接続された演算増幅器502 の反転入力端子に接続して構成されている。
【００１３】
この構成の電流電圧変換回路においては、フォトディテクタ501 で生成された光電流Ｉpdは、入出力電流比が１：ｎであるカレントミラー回路503 で増幅され、ｎ×Ｉpdとなる。増幅された光電流ｎ×Ｉpdは、演算増幅器502 の反転入力端子と出力端子間に接続された帰還抵抗Ｒf2により、次式（10）に示す電圧Ｖo に変換される。
【００１４】
Ｖo ＝Ｒf2×ｎ×Ｉpd＋Ｖref   ・・・・・・・・・・（10）
ここで、（１）帰還抵抗Ｒf2に入力される電流量は、図11に示した電流電圧変換回路における帰還抵抗Ｒf1に入力される電流のｎ倍となるので、図11に示した回路と同等の出力信号を得るには、帰還抵抗Ｒf2はＲf1の１／ｎであればよい。（２）また、Ｒf2の大きさはＲf1の１／ｎなので、その寄生容量Ｃ３はＣ１よりも小さい。（３）また、演算増幅器502 の入力端子に接続される寄生容量Ｃ４は、カレントミラー回路503 を構成するＭＯＳトランジスタのドレイン−ソース間容量なので、一般にフォトダイオード（フォトディテクタ）のジャンクション容量（寄生容量Ｃ２）よりも小さい。以上の（１）〜（３）の理由により、Ｒf2＜Ｒf1、Ｃ３＜Ｃ１、Ｃ４＜Ｃ２なので、帰還抵抗と演算増幅器で構成される電流電圧変換回路でのカットオフ周波数は改善される。
【００１５】
しかし、カレントミラー回路503 の入力インピーダンスＺinは、Ｚin＝１／gmであり、gmはＤＣ電流値をＩd とすると、 gm ∝（Ｉd ）1/2 なので、図12に示した上記電流電圧変換回路においては、入力信号のＤＣ値が低下すると、入力インピーダンスは増大し、回路のカットオフ周波数は低下する。よって、エンコーダの入力信号は、フォトディテクタへの入射光の明暗が大きい、すなわち、光電流差が大きい場合には、上記図12に示した電流電圧変換回路を用いた場合では、所望の周波数特性を得ることができない。
【００１６】
本発明は、従来の電流電圧変換回路を用いた光学式エンコーダにおける問題点を解消するためになされたもので、高速で動作する光電流検出回路及びその光電流検出回路を用いた光電流検出装置並びに光学式エンコーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記問題点を解決するため、請求項１に係る発明は、光電変換素子に発生する光電流を演算増幅器に接続された帰還抵抗により電圧に変換する電流電圧変換回路と、入力端子を前記光電変換素子に、出力端子を前記演算増幅器の入力端に接続する、入出力電流比が１：ｎ（ｎ＞１）のカレントミラー回路とを有する光電流検出回路であって、前記カレントミラー回路の入力端子に定電流を供給する第１の定電流源を備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る光電流検出回路において、前記カレントミラー回路の出力端子に、前記第１の定電流源のｎ倍の定電流を供給する、第２の定電流源を備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項３に係る発明は、位相差が互いに所定の角度に対応する出力となるように配置された複数の光電変換素子と、該複数の光電変換素子からの光電流をそれぞれ電圧に変換する複数の前記請求項１に係る光電流検出回路と、位相差が互いに 180°の関係にある複数の前記光電流検出回路からの出力電圧を差動増幅する差動増幅回路とで光電流検出装置を構成するものである。
【００２０】
請求項４に係る発明は、光源と、該光源に対して相対的に変位する周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源と前記スケールとの間に配置され、透過部と遮光部とが周期的に配列されたスリットと、前記光源から出射され前記スリットと前記スケールを介した光を検出するための前記請求項３に係る光電流検出装置とを有し、前記スケールと前記スリットとの距離をＺ１，前記スケールと前記光電流検出装置の光電変換素子との距離をＺ２，前記スケールの前記周期的な光学パターンのピッチをｐ１，前記光源の射出する光の波長をλ，ｍを整数としたときに、おおよそ１／Ｚ１＋１／Ｚ２＝λ／〔ｍ（ｐ１）2 〕の関係を満たすようにして光学式エンコーダを構成するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明においては、カレントミラー回路の入力端子に第１の定電流源を接続して、予めカレントミラー回路に対して定電流を流し込むようにして、カレントミラー回路の入力インピーダンスの増加を防止するように構成しており、これにより光電流がゼロ近傍になっても入力インピーダンスが低いので、光電流検出回路におけるカットオフ周波数を十分に高く保持することができ、高速動作が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００２３】
まず第１の実施例について説明する。図１は、本発明に係る光電流検出回路の第１の実施例を示す回路構成図である。図１において、１はフォトダイオードからなるフォトディテクタ、２はフォトディテクタ１に入力端子を接続した入出力電流比が１：ｎ（ｎ＞１）のカレントミラー回路、３は反転入力端子をカレントミラー回路２の出力端子に接続し、非反転入力端子に基準電圧源Ｖref を接続した演算増幅器で、出力端子と非反転入力端子間に帰還抵抗Ｒを接続して電流電圧変換回路を構成している。４はフォトディテクタ１とカレントミラー回路２の接続部に接続された電流値がＩdcの第１の定電流源である。
【００２４】
このように構成された光電流検出回路では、第１の定電流源４から予めカレントミラー回路２に対して定電流Ｉdcを流し込むようになっているので、カレントミラー回路２の入力インピーダンスの増加を防止することができ、これにより光電流Ｉpdがゼロ近傍になっても入力インピーダンスが低いので、光電流検出回路におけるカットオフ周波数は十分に高く保持することができる。
【００２５】
この第１の実施例に係る光電流検出回路における出力電圧Ｖo は、次式（11）で表される。
【００２６】
Ｖo ＝Ｒ×ｎ（Ｉpd＋Ｉdc）＋Ｖref   ・・・・・・・（11）
この第１の実施例に係る光電流検出回路は、優れた周波数特性を有し高速で動作させることができる。但し、上記（11）式からわかるように、出力電圧Ｖo には、Ｒ×ｎ×Ｉdcなるオフセット電圧が含まれる。
【００２７】
次に、第２の実施例を図２に基づいて説明する。この第２の実施例は、第１の実施例に係る光電流検出回路の出力電圧におけるオフセット電圧をキャンセルできるようにしたものである。すなわち、図２に示すように、図１に示した第１の実施例に係る光電流検出回路において、カレントミラー回路２の出力端子と演算増幅器３の反転入力端子との接続部に、電流値がｎ×Ｉdcの第２の定電流源５を接続して構成したものである。
【００２８】
このように構成された光電流検出回路においては、出力電圧Ｖo は次式（12）となり、オフセット電圧がキャンセルされる。
【００２９】
Ｖo ＝Ｒ×ｎ×Ｉpd＋Ｖref   ・・・・・・・・・・・（12）
図３に、図２に示した第２の実施例の光電流検出回路における第１及び第２の定電流源４，５をカレントミラー回路で構成した具体例を示す。なお、図１に示した第１の実施例における第１の定電流源も同様にカレントミラー回路で構成できる。
【００３０】
次に、第３の実施例を図４に基づいて説明する。この実施例は、第１の実施例に係る光電流検出回路を透過型光学式エンコーダの信号処理回路に適用した光電流検出装置に関するものである。図４において、１ａ，１ａ′，１ｂ，１ｂ′は、フォトディテクタで、フォトディテクタ１ａを基準にしてフォトディテクタ１ａ′は 180°，フォトディテクタ１ｂは90°，フォトディテクタ１ｂ′は 270°位相をずらして配置されている。11ａ，11ａ′，11ｂ，11ｂ′は、図１に示した第１の実施例に係る光電流検出回路と同じ構成の第１〜第４の光電流検出回路（電流電圧変換回路）で、それぞれフォトディテクタ１ａ，１ａ′，１ｂ，１ｂ′に接続され、各フォトディテクタで検出された光電流を電圧に変換して出力するようになっている。12ａ，12ｂは第１及び第２の差動増幅器で、第１の差動増幅器12ａの反転入力端子には第１の光電流検出回路11ａの出力端子が、非反転入力端子には第２の光電流検出回路11ａ′の出力端子がそれぞれ接続され、第２の差動増幅器12ｂの反転入力端子には第３の光電流検出回路11ｂの出力端子が、非反転入力端子には第４の光電流検出回路11ｂ′の出力端子がそれぞれ接続されている。
【００３１】
次に、このように構成されている光電流検出装置の動作について説明する。フォトディテクタ１ａと１ａ′間で 180°，フォトディテクタ１ｂと１ｂ′間で 180°，フォトディテクタ１ａと１ｂ間で90°位相がずれた光電流が、それぞれ検出出力される。各フォトディテクタ１ａ，１ａ′，１ｂ，１ｂ′で検出出力された第１の光電流Ｉa ，第２の光電流Ｉa ′，第３の光電流Ｉb 及び第４の光電流Ｉb ′は、それぞれ第１の光電流検出回路11ａ，第２の光電流検出回路11ａ′，第３の光電流検出回路11ｂ及び第４の光電流検出回路11ｂ′へ入力されて、電流電圧変換され、次式（13），（14），（15）及び（16）で示す電圧信号Ｖa ，Ｖa ′、Ｖb 及びＶb ′となる。
【００３２】
Ｖa ＝Ｒ1 ｎ（Ｉa ＋Ｉdc）＋Ｖr   ・・・・・・・・（13）
Ｖa ′＝Ｒ1 ｎ（Ｉa ′＋Ｉdc）＋Ｖr   ・・・・・・（14）
Ｖb ＝Ｒ1 ｎ（１ｂ＋Ｉdc）＋Ｖr   ・・・・・・・・（15）
Ｖb ′＝Ｒ1 ｎ（Ｉb ′＋Ｉdc）＋Ｖr   ・・・・・・（16）
ここで、Ｒ1 は各光電流検出回路を構成する演算増幅器の帰還抵抗の抵抗値、ｎはカレントミラー回路の入出力電流比、Ｖr は演算増幅器の非反転入力端子へ印加される基準電圧である。
【００３３】
次に、電圧信号Ｖa 及びＶa ′は第１の差動増幅器12ａの反転入力端子及び非反転入力端子にそれぞれ入力され、同様に電圧信号Ｖb 及びＶb ′は第２の差動増幅器12ｂの反転入力端子及び非反転入力端子にそれぞれ入力されて演算増幅される。そして、第１の差動増幅器12ａからは、第１の出力端子13ａに対して、次式（17）で示す第１の差動出力信号である第１のエンコーダ信号ＶAoutが出力され、第２の差動増幅器12ｂからは、第２の出力端子13ｂに対して次式（18）で示す第２の差動出力信号である第２のエンコーダ信号ＶBoutが出力される。
【００３４】
ＶAout＝Ｒ2 ／Ｒ3 ・（Ｖa ′−Ｖa ）＋Ｖr 
＝Ｒ2 ／Ｒ3 ・〔｛Ｒ1 ｎ（Ｉa ′＋Ｉdc）＋Ｖr ｝
−｛Ｒ1 ｎ（Ｉa ＋Ｉdc）＋Ｖr ｝〕＋Ｖr 
＝ｎＲ1 Ｒ2 ／Ｒ3 ・（Ｉa ′−Ｉa ）＋Ｖr   ・・・・・・・・・（17）
ＶBout＝Ｒ2 ／Ｒ3 ・（Ｖb ′−Ｖb ）＋Ｖr 
＝Ｒ2 ／Ｒ3 ・〔｛Ｒ1 ｎ（Ｉb ′＋Ｉdc）＋Ｖr ｝
−｛Ｒ1 ｎ（Ｉb ＋Ｉdc）＋Ｖr ｝〕＋Ｖr 
＝ｎＲ1 Ｒ2 ／Ｒ3 ・（Ｉb ′−Ｉb ）＋Ｖr   ・・・・・・・・・（18）
ここで、Ｒ2 は各差動増幅器12ａ，12ｂを構成する演算増幅器の帰還抵抗の抵抗値であり、Ｒ3 は該演算増幅器への入力抵抗の抵抗値である。
【００３５】
ところで、第１の光電流Ｉa と第２の光電流Ｉa ′，並びに第３の光電流Ｉb と第４の光電流Ｉb ′とは、互いに位相が 180°ずれた電流信号なので、上記（17）式及び（18）式は、次式（19）及び（20）のように表され、エンコーダ信号が生成される。
【００３６】
ＶAout＝２ｎＲ1 Ｒ2 ／Ｒ3 ・Ｉa ＋Ｖr   ・・・・・（19）
ＶBout＝２ｎＲ1 Ｒ2 ／Ｒ3 ・Ｉb ＋Ｖr   ・・・・・（20）
上記エンコーダ信号ＶAout及びＶBoutは、90°位相のずれた正弦波状の信号であり、これにより移動量や移動方向を検出することができる。
【００３７】
この実施例に係る光電流検出装置においては、フォトディテクタ１ａ，１ａ′，１ｂ，及び１ｂ′で検出された光電流Ｉa ，Ｉa ′，Ｉb ，及びＩb ′が、ゼロ若しくはゼロ近傍まで減らしても、カレントミラー回路には常に電流が供給されているので、カレントミラー回路を構成する入力ＭＯＳトランジスタの入力インピーダンスは低い状態となり、ＭＯＳトランジスタの入力インピーダンスと、ＭＯＳトランジスタのドレイン−ソース間容量及びフォトディテクタの寄生容量によって形成されるＬＰＦのカットオフ周波数は高い状態となる。よって、所望の周波数特性のエンコーダ信号を生成できる光電流検出装置が得られる。
【００３８】
なお、本実施例では、光電流検出回路として、第２の実施例に係る光電流検出回路ではなく、第１の実施例に係る光電流検出回路を用いている。この光電流検出回路は、単一の回路では先に述べたようにオフセット電圧を有しているが、本実施例においては、差動増幅器を用いて差分をとる形態となっているので、オフセット電圧はキャンセルされる。したがって、本実施例では、オフセット電圧をキャンセルできるようにした第２の実施例に係る光電流検出回路を用いる必要はない。
【００３９】
次に、第４の実施例について説明する。この実施例は、図４に示した光電流検出装置を回折イメージ方式エンコーダに適用したものである。まず、図５に基づいて信号処理部を除いたエンコーダ本体部の構成について説明する。図５において、21はピッチｐ1 で反射部21ａと非反射部21ｂが周期的に配列されているスケール、22は該スケール21に対向して配列された透過部22ａと遮光部22ｂとが周期的に配列されたスリット、23は該スリット22を介して上記スケール21に光を照射する光源、24は上記スケール21に対向して配置され、該スケール21からの反射光を受光する、複数のフォトディテクタを等間隔で配列して構成したフォトディテクタアレイである。
【００４０】
このフォトディテクタアレイ24は、図６に示すように、４つのフォトディテクタａ，ｂ，ａ′，ｂ′が１つのグループをなし、複数のグループをグループ周期ｐ2 となるように配置して構成されている。つまり、各グループを構成する各フォトディテクタａ，ｂ，ａ′，ｂ′は、（ｐ2 ）／４ずつずらして等間隔で配置されている。そして、各グループのフォトディテクタａは共通に接続され、その検出光電流は端子Ａに出力されるようになっており、同じく各グループのフォトディテクタｂは共通に接続されて端子Ｂに、各グループのフォトディテクタａ′は共通に接続されて端子Ａ′に、各グループのフォトディテクタｂ′は共通に接続されて端子Ｂ′にそれぞれ出力されるようになっている。
【００４１】
このように構成されているエンコーダ本体部において、スリット22と光源23とフォトディテクタアレイ24とは相対的に位置は固定されており、これらとスケール21とは相対的に移動するようになっている。そして、スリット22とスケール21との間隔をＺ1 とし、スケール21とフォトディテクタアレイ24との間隔をＺ2 としたとき、スケール21とスリット22とは、次式（21）の関係を満たすように配置されている。
【００４２】
１／Ｚ1 ＋１／Ｚ2 ＝λ／〔ｍ（ｐ1 ）2 〕  ・・・・・・・・・・・・・（21）
ここで、λは光源23の光の波長、ｍは整数である。
【００４３】
このとき、フォトディテクタアレイ24上には、次式（22）で示されるピッチｐ2 の、スケール21のパターンと相似の明暗パターンＰa が投影される。
【００４４】
ｐ２＝（Ｚ１＋Ｚ２）／Ｚ１・ｐ１  ・・・・・・・・（22）
図６に示したように、フォトディテクタアレイ24は、ｐ2 間隔の各グループ内には４つのフォトディテクタａ，ｂ，ａ′，ｂ′が等間隔で配列されているので、これらのフォトディテクタａ，ｂ，ａ′，ｂ′からは位相が互いに90°ずれた光電流が検出出力される。
【００４５】
共通に接続された各グループのフォトディテクタａ，ｂ，ａ′，ｂ′からの検出光電流は、端子Ａ，Ｂ，Ａ′，Ｂ′からそれぞれ出力されるが、その検出光電流をエンコーダ信号として出力させるための信号処理回路としては、図７に示すように、図４に示した第３の実施例に係る光電流検出装置が用いられる。これにより、所望の周波数特性のエンコーダ信号を生成できる回折イメージ方式のエンコーダが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施例に係る光電流検出回路を示す回路構成図である。
【図２】第２の実施例に係る光電流検出回路を示す回路構成図である。
【図３】図２に示した第２の実施例における第１及び第２の定電流源の具体例を示す回路構成図である。
【図４】本発明の第３の実施例に係る光電流検出装置を示す回路構成図である。
【図５】本発明の第４の実施例に係る回折イメージ方式エンコーダのエンコーダ本体部の構成を示す説明図である。
【図６】図５に示したエンコーダ本体部におけるフォトディテクタアレイの構成を示す平面図である。
【図７】図５に示した第４の実施例に係る回折イメージ方式エンコーダの信号処理回路を示す回路構成図である。
【図８】従来の光学式エンコーダの構成例を示す図である。
【図９】図８に示した光学式エンコーダにおける各構成部材の位置関係を示す図である。
【図１０】図８及び図９に示した光学式エンコーダの信号処理回路を示す回路構成図である。
【図１１】図10に示した信号処理回路における電流電圧変換回路の等価回路を示す図である。
【図１２】図11に示した電流電圧変換回路を改良した従来の電流電圧変換回路を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
１，１ａ，１ｂ，１ａ′，１ｂ′  フォトディテクタ
２  カレントミラー回路
３  演算増幅器
４  第１の定電流源
５  第２の定電流源
11ａ    第１の光電流検出回路
11ａ′  第２の光電流検出回路
11ｂ    第３の光電流検出回路
11ｂ′  第４の光電流検出回路
12ａ    第１の差動増幅器
12ｂ    第２の差動増幅器
13ａ    第１の出力端子
13ｂ    第２の出力端子
21  スケール
21ａ  反射部
21ｂ  非反射部
22  スリット
22ａ  透過部
22ｂ  遮光部
23  光源
24  フォトディテクタアレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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